1?工程概況

天津市華北地質(zhì)勘查局科研樓總建筑面積約16000 m2，本辦公樓地上?7?層，地下?1?層，空調(diào)面積約13500 m2。本工程冷熱源方案為地源熱泵系統(tǒng)，機(jī)房?jī)?nèi)設(shè)置?2?臺(tái)?WPS130.1B?型熱泵機(jī)組，總制冷量?956.6 kW，總制熱量?1047 kW；室外換熱系統(tǒng)為?120 m~148 m?深的雙?U?型管換熱設(shè)備；建筑室內(nèi)末端采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管+?新風(fēng)系統(tǒng)形式。圖1為地源熱泵機(jī)房?jī)?nèi)的布置圖。為保證制冷機(jī)房安全可靠工作，本工程中采用了動(dòng)態(tài)監(jiān)測(cè)網(wǎng)數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)，其系統(tǒng)裝置如圖2?所示。

2?系統(tǒng)運(yùn)行工作模式

根據(jù)辦公樓的工作性質(zhì)及工作制度而制定的供暖、供冷時(shí)間安排如下：每年的3月19日停止供暖，比規(guī)定的?3?月?15?日延遲?4?個(gè)工作日；6?月?23?日開(kāi)始供冷，9?月?17?日結(jié)束供冷；11?月?8?日開(kāi)始供暖，比規(guī)定的11?月?15?日提前一周。日常工作時(shí)間內(nèi)每天?7:30?開(kāi)機(jī)，18:30?關(guān)機(jī)，基本保持?11h?左右的機(jī)組運(yùn)行時(shí)間。供暖時(shí)，由于考慮到設(shè)施防凍等問(wèn)題，熱泵機(jī)組每天?24 h?運(yùn)轉(zhuǎn)，節(jié)假日不停機(jī)，無(wú)人工作時(shí)執(zhí)行值班采暖溫度的供暖模式。

3?經(jīng)濟(jì)性分析

經(jīng)濟(jì)性分析主要從方案的初投資、運(yùn)行費(fèi)用兩個(gè)方面入手，運(yùn)行費(fèi)用包括運(yùn)行供暖（冷）費(fèi)用和運(yùn)行水費(fèi)兩個(gè)方面，分析中認(rèn)為設(shè)備維護(hù)費(fèi)用、人工費(fèi)、設(shè)備折舊費(fèi)等在相關(guān)方案中差別不大，故可忽略不計(jì)。

3.1?初投資分析

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)總投資為?474?萬(wàn)元，折合單價(jià)約為?351?元?/m2。其中，室外換熱系統(tǒng)為?105元?/m2，機(jī)房系統(tǒng)為?110?元?/m2，室內(nèi)末端（風(fēng)機(jī)盤(pán)管?+?新風(fēng)）系統(tǒng)為?136?元?/m2。

而既有公共建筑的冷熱源系統(tǒng)一般采用常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)滿足建筑的供冷暖需求，常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)采用城市集中供熱用于冬季供暖，再配置一套制冷機(jī)組用于夏季制冷，此系統(tǒng)投資費(fèi)用為：熱力入網(wǎng)費(fèi)?130?元?/m2，熱力換熱裝置（熱力站）25元?/m2。

一般地，冷熱源方案中制冷機(jī)房設(shè)備投資基本相同，室內(nèi)末端均采用風(fēng)機(jī)盤(pán)管+新風(fēng)系統(tǒng)，初投資亦為?136?元?/m2；故常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)方案的總投資單價(jià)約為401元/ m2，總投資額為541萬(wàn)元。

由上面的比較可知，地源熱泵系統(tǒng)初投資并不高，反而比常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)的單價(jià)要低?5 0元?/m2，而常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)的總投資是地源熱泵方案的?1.14?倍。這在一定程度上可以說(shuō)明地源熱泵系統(tǒng)在初投資方面和相關(guān)冷熱源方案具有較大的競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)。（m.gxshunjiang.com）

3.2?運(yùn)行費(fèi)用分析

在運(yùn)行費(fèi)用分析中，采取對(duì)地源熱泵和常規(guī)供熱空調(diào)系統(tǒng)兩種方案進(jìn)行比較分析的方法。

3.2.1?供暖（冷）費(fèi)用

根據(jù)對(duì)華勘局辦公樓用電費(fèi)用的分析，地源熱泵空調(diào)（室外+?機(jī)房+?末端）系統(tǒng)一年的運(yùn)行電費(fèi)為?4 1 6 8 3 6 . 6 4?元，其中冬季供暖費(fèi)用為304043.15?元，按照供暖面積?13500 m2計(jì)算，單位面積的供暖費(fèi)用為?30.88?元。夏季供冷費(fèi)用為112793.44?元，單位面積的供冷費(fèi)用為?8.36?元。華勘局辦公樓全年電費(fèi)支付情況匯總表如表1所示。

當(dāng)采用城市集中供熱方式時(shí)，辦公建筑冬季供暖收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)為36?元/m2，該辦公樓每年需要向供熱公司繳納?486000?元的采暖費(fèi)用。夏季制冷費(fèi)用沒(méi)有統(tǒng)一的收費(fèi)標(biāo)準(zhǔn)，而夏季制冷費(fèi)用的高低完全取決于制冷機(jī)組的性能，由于地源熱泵機(jī)組的冷卻系統(tǒng)為恒溫的地?zé)崮?，不受室外氣象條件的影響，一般設(shè)計(jì)施工良好的地源熱泵機(jī)組性能要高于其他類型的熱泵機(jī)組。由上面的分析計(jì)算也可看出地源熱泵方案的供冷單價(jià)并不高。

3.2.2?水費(fèi)

地源熱泵空調(diào)系統(tǒng)在正常運(yùn)行時(shí)，一般不會(huì)產(chǎn)生水費(fèi)。用水費(fèi)用主要在以下兩種情況時(shí)發(fā)生：系統(tǒng)維修時(shí)和管道發(fā)生泄漏時(shí)。華勘局辦公樓的地源熱泵系統(tǒng)在2010年11月7日開(kāi)始供暖的兩個(gè)多月來(lái)沒(méi)有進(jìn)行過(guò)補(bǔ)水。根據(jù)空調(diào)機(jī)房值班記錄，2010年整個(gè)空調(diào)系統(tǒng)補(bǔ)水量在?50t?左右，產(chǎn)生的水費(fèi)為500元。

對(duì)于采用水冷型的制冷機(jī)組供應(yīng)該辦公建筑，所需的冷卻水循環(huán)量為?96 m3/h，冷凍水一般采用閉式循環(huán)，補(bǔ)水量可以不考慮，而冷卻水的補(bǔ)水量即使按?0.1%?計(jì)算，水冷型制冷機(jī)組夏季冷卻水補(bǔ)水量為?140 t?左右，可見(jiàn)，地源熱泵機(jī)組的水量消耗并不大，可以被一般用戶接納。

冬季城市集中供熱+夏季冷水機(jī)組系統(tǒng)的運(yùn)行費(fèi)用約為?600193?元，夏季冷水機(jī)組供冷單價(jià)亦按8.36?元?/m2計(jì)算，整個(gè)制冷季為112793?元；水費(fèi)是地源熱泵系統(tǒng)的?2.8?倍左右。

傳統(tǒng)的冬季城市集中供熱+夏季冷水機(jī)組系統(tǒng)的全年運(yùn)行費(fèi)用是采用地源熱泵系統(tǒng)的1.44倍，采用地源熱泵系統(tǒng)每年可節(jié)約費(fèi)用182857?元。

4?運(yùn)行效果分析

4.1?供冷供熱效果

華勘局的地源熱泵機(jī)房在夏季向室內(nèi)末端系統(tǒng)提供7℃~12℃的冷水，在冬季提供40℃~45℃的熱水，滿足了科研樓的供冷、供暖需求。從全年的運(yùn)行效果上看，夏季供冷時(shí)，除有個(gè)別房間由于裝修和進(jìn)出風(fēng)口布局不合理而對(duì)制冷效果產(chǎn)生了一定的影響外，其余房間運(yùn)行較好；冬季供暖時(shí)，各個(gè)房間的室內(nèi)溫度均在規(guī)范規(guī)定的設(shè)計(jì)溫度范圍內(nèi)。

4.2?節(jié)能減排分析

地源熱泵是利用土壤或地下水相對(duì)穩(wěn)定的特性，通過(guò)深埋于建筑物周圍的管路系統(tǒng)或地下水，采用熱泵原理，輸入少量的高位電能，實(shí)現(xiàn)低位熱能向高位熱能轉(zhuǎn)移與建筑物完成熱交換的一種技術(shù)。

地源熱泵機(jī)組完全靠電能驅(qū)動(dòng)，沒(méi)有任何燃燒設(shè)備，不會(huì)產(chǎn)生有毒有害氣體，真正實(shí)現(xiàn)了零排放。2臺(tái)地源熱泵機(jī)組的制熱功率相當(dāng)于1臺(tái)蒸發(fā)量為?2 t/h?的燃煤鍋爐，燃料消耗量為?0.3 t/h，天津市采暖季可按?120 d?計(jì)算，每天工作?10 h，這樣地源熱泵機(jī)組可以節(jié)約煤炭?360 t，減少二氧化碳943.2 t、二氧化硫?3.06 t、氮氧化物?2.66 t。

5?結(jié)論

地源熱泵系統(tǒng)于?2009?年?11?月投入運(yùn)行以來(lái)，至今已經(jīng)經(jīng)歷了?1.5?個(gè)采暖季和?1?個(gè)制冷季。在整個(gè)運(yùn)行期間內(nèi)，系統(tǒng)運(yùn)行正常，供暖、供冷效果較好，完全滿足設(shè)計(jì)及使用要求。

通過(guò)經(jīng)濟(jì)性分析及1?年多的運(yùn)行結(jié)果表明，地源熱泵系統(tǒng)初投資不高，運(yùn)行成本較常規(guī)冷熱源空調(diào)系統(tǒng)低。1?套機(jī)組既可冬季供暖又可夏季供冷，且無(wú)污染、零排放，可以說(shuō)地源熱泵是一種高效、節(jié)能、環(huán)保、舒適的空調(diào)技術(shù)，擁有廣闊的發(fā)展前景。